一、概述

對(duì)一個(gè)燃?xì)庹緛?lái)說(shuō)，連續(xù)的液位、壓力和溫度等監(jiān)控點(diǎn)的監(jiān)測(cè)十分重要。操作員需保證從中央控制室綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)處在較高的安全水平上。當(dāng)相關(guān)參數(shù)偏離正常范圍時(shí)，系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)通知操作員采取糾正措施。本系統(tǒng)完成了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和處理，在中央控制室實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)各監(jiān)控點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分布在全國(guó)各地分散燃?xì)庹军c(diǎn)的集中監(jiān)控，可以在線實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的掌握各燃?xì)庹镜倪\(yùn)行現(xiàn)狀（包括燃?xì)饬髁?、?chǔ)罐液位等監(jiān)控參數(shù)），完成緊急情況下的報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)庹具M(jìn)行整體集中的管理，便于資源的優(yōu)化配置，為全面實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化奠定基礎(chǔ)。

二、系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)方案

依據(jù)業(yè)主（華桑燃?xì)夤荆┪校⒏鶕?jù)儀表及工藝專業(yè)所提供的資料與要求制定了適用于華桑燃?xì)庹竟こ痰淖詣?dòng)化系統(tǒng)。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)方案如圖1所示，這種以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)及網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)，使得系統(tǒng)具有適應(yīng)性強(qiáng)、開(kāi)放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開(kāi)發(fā)周期短等鮮明優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)可劃分為現(xiàn)場(chǎng)控制層、監(jiān)控層、遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理層圖3個(gè)層次結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)場(chǎng)控制層可由現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、報(bào)警、控制、聯(lián)鎖等功能。

監(jiān)控層采用組態(tài)軟件，若設(shè)備層采用的是儀表控制，則現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和狀態(tài)的采集通過(guò)PCI板卡完成（如本系統(tǒng)的武清子站），采集到的數(shù)據(jù)送入組態(tài)軟件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)過(guò)適當(dāng)數(shù)據(jù)處理，完成合適的畫(huà)面和組態(tài)設(shè)置。監(jiān)控層對(duì)下連接控制層，對(duì)上連接管理層，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開(kāi)發(fā)的作用。

在遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理層，利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)直接參與核算，消除了繁瑣的人工計(jì)算過(guò)程和工作強(qiáng)度，提高了管理水平。通過(guò)班組核算制，把實(shí)際生產(chǎn)中的有關(guān)參數(shù)從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取出來(lái)，然后按企業(yè)確定的核算公式進(jìn)行計(jì)算，從而得到班組一定時(shí)間內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益及各崗位的費(fèi)用支出，用戶可以根據(jù)需要定時(shí)打印班組核算表，并利用數(shù)據(jù)庫(kù)把相關(guān)參數(shù)保存起來(lái)，也可以通過(guò)WEB服務(wù)器上傳，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理功能。

三、系統(tǒng)的功能及實(shí)現(xiàn)

1、系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)底層設(shè)備的控制、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和處理可由下位機(jī)完成，也可通過(guò)板卡完成數(shù)據(jù)的采集。系統(tǒng)具有流程及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看功能，每個(gè)子站均有各自的流程圖，并在相應(yīng)位置顯示壓力、溫度、流量等參數(shù)?？偛坑懈髯诱玖鞒虉D及分布控制圖，在相應(yīng)位置顯示各監(jiān)控點(diǎn)參數(shù)，且還包括全站模擬量一覽表。

數(shù)據(jù)采集頻率從毫秒級(jí)到任意可調(diào)，以滿足不同通訊級(jí)別的要求。實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)參數(shù)的低低報(bào)警、低報(bào)警、高報(bào)警、高高報(bào)警的設(shè)置。以不同顏色形式，把當(dāng)前報(bào)警、已確認(rèn)報(bào)警和已恢復(fù)報(bào)警區(qū)分開(kāi)來(lái)，每個(gè)報(bào)警量可以顯示它的節(jié)點(diǎn)名、位號(hào)、描述、報(bào)警產(chǎn)生時(shí)間、報(bào)警消除時(shí)間、狀態(tài)、當(dāng)前值等信息。從上位機(jī)可以查看報(bào)警，并且可以對(duì)所有的報(bào)警進(jìn)行打印。同時(shí)，從上位機(jī)可以查看事件記錄，例如：某操作員于什么時(shí)間進(jìn)行登錄，什么時(shí)間退出登錄等。并可以進(jìn)行打印。

故障自動(dòng)應(yīng)變處理，將發(fā)生故障情況下，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況與系統(tǒng)安全運(yùn)行條件要求的邏輯功能進(jìn)行自動(dòng)判斷及處理，并通過(guò)遠(yuǎn)程控制單元對(duì)每個(gè)點(diǎn)的監(jiān)控及時(shí)在主機(jī)上反映出故障原因并顯示自動(dòng)處理后系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。

趨勢(shì)顯示是帶有時(shí)間標(biāo)志的一個(gè)數(shù)據(jù)圖表，顯示為時(shí)間函數(shù)的趨勢(shì)曲線。一個(gè)趨勢(shì)顯示能夠顯示數(shù)條不同顏色的趨勢(shì)曲線。歷史（歸檔或存儲(chǔ)）數(shù)據(jù)趨勢(shì)顯示亦能提供。MMI能提供歷史趨勢(shì)和實(shí)時(shí)趨勢(shì)的顯示、打印功能。歷史趨勢(shì)和實(shí)時(shí)趨勢(shì)畫(huà)面中顯示的檢測(cè)變量，可由操作員根據(jù)需要進(jìn)行選擇。趨勢(shì)圖可采用帶有時(shí)間坐標(biāo)的線狀圖顯示歷史趨勢(shì)和實(shí)時(shí)趨勢(shì)，時(shí)間坐標(biāo)和輸入范圍是可調(diào)的，至多有8個(gè)參數(shù)的趨勢(shì)可顯示在同一畫(huà)面上，數(shù)據(jù)的采集頻率也是可調(diào)的，還可設(shè)置單獨(dú)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)畫(huà)面，顯示當(dāng)前時(shí)刻30分鐘內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。歷史趨勢(shì)可保存至少半年的數(shù)據(jù)

可以查看壓力、溫度、流量等參數(shù)的實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)圖。一幅趨勢(shì)圖中最多有8個(gè)參數(shù)的趨勢(shì)曲線，以不同的顏色來(lái)區(qū)分。

在上位機(jī)可以查看實(shí)時(shí)報(bào)表，實(shí)時(shí)報(bào)表中包含全線所有參數(shù)的當(dāng)前值。可以隨時(shí)打印實(shí)時(shí)報(bào)表，也可以定時(shí)打印。對(duì)于生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表，顯示了每個(gè)參數(shù)全天24小時(shí)整點(diǎn)的值，可以進(jìn)行定時(shí)打印。同時(shí)可以公布物資設(shè)備臺(tái)帳、出勤記錄等方面的報(bào)表

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)用于儲(chǔ)存最新采集的來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)控制站，以及通過(guò)通訊控制網(wǎng)絡(luò)采集的其他系統(tǒng)的各種過(guò)程變量，這些數(shù)據(jù)可用于顯示的動(dòng)態(tài)連接或?qū)崟r(shí)報(bào)表。

通過(guò)PID運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)各調(diào)節(jié)閥的控制?？梢匀藶樵O(shè)定調(diào)壓值，使之對(duì)管線進(jìn)行自動(dòng)調(diào)壓。

通過(guò)TCP/IP方式實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)各監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)及畫(huà)面的遠(yuǎn)程監(jiān)視。網(wǎng)絡(luò)通信方式有多種包括：TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信、MODEM撥號(hào)通信和串口（RS232/422/485）通信等。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提供了在不同硬件體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信的能力。一臺(tái)PC機(jī)通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)可以和多個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。在一個(gè)支持TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中（不論是局域網(wǎng)或是廣域網(wǎng)，Intranet還是Internet），各網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，工作模式為“客戶/服務(wù)器”。提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序NetClient和NetServer，分別運(yùn)行于客戶端和服務(wù)器端，完成網(wǎng)絡(luò)通信功能。

2、系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

各燃?xì)庹静杉到y(tǒng)可由ANCO系列雙機(jī)熱備PLC或通過(guò)PCI數(shù)據(jù)采集卡完成，中心監(jiān)控系統(tǒng)由組態(tài)軟件ForceControl完成。

控制系統(tǒng)采用ANCO GROUP的產(chǎn)品。它采用國(guó)際通用積木式結(jié)構(gòu)組成，易安裝、易使用，系統(tǒng)可靠性、兼容性、擴(kuò)充性強(qiáng)，具有熱插拔功能，遠(yuǎn)傳通訊功能強(qiáng)大、組網(wǎng)靈活、獨(dú)立完成測(cè)控任務(wù)，可以嚴(yán)格保證本站設(shè)施的安全運(yùn)行、正常生產(chǎn)。應(yīng)用的ANCO PLC 的OPEN_PLC是32位元CPU，I/O點(diǎn)數(shù)從100點(diǎn)到8000點(diǎn)，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3編程軟件，有4M編程空間；遠(yuǎn)程模塊最大可連接32個(gè)站點(diǎn)，距離1200m；支持RS485和RS232以太網(wǎng)端口；

中心控制系統(tǒng)的組態(tài)軟件是數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專用軟件，它處在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，組態(tài)方式靈活多樣，可以提供友好的用戶開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的使用方法，利用其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊能較方便的實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，并能同時(shí)支持各種硬件廠家的計(jì)算機(jī)和I/O設(shè)備，與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。

本系統(tǒng)采用的力控是運(yùn)行在Windows98/NT/2000/XP操作系統(tǒng)上的一種組態(tài)軟件。其應(yīng)用范圍廣泛，如石油、化工、半導(dǎo)體、汽車(chē)、電力、機(jī)械、冶金、交通、樓宇自動(dòng)化、食品、醫(yī)藥、環(huán)保等多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域的工業(yè)自動(dòng)化、過(guò)程控制、管理監(jiān)測(cè)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視、遠(yuǎn)程監(jiān)視/遠(yuǎn)程診斷、企業(yè)管理/資源計(jì)劃等系統(tǒng)。

四、控制原則

為保證系統(tǒng)平穩(wěn)、安全、可靠、高效的運(yùn)行，最大限度減少事故造成的損失， 控制原則如下設(shè)定：

分布式控制原則：監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式的控制原則，一般的過(guò)程控制和設(shè)備保護(hù)功能由各現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)內(nèi)的底層控制設(shè)備自動(dòng)執(zhí)行，同時(shí)將執(zhí)行結(jié)果上傳到中控室。中控室作為運(yùn)行監(jiān)控的決策機(jī)構(gòu)，可以只是監(jiān)視，不直接介入各現(xiàn)場(chǎng)站控系統(tǒng)內(nèi)的控制，負(fù)責(zé)各站點(diǎn)之間的協(xié)調(diào)控制，也可以直接介入站控系統(tǒng)進(jìn)行控制操作處理。

獨(dú)立性原則：現(xiàn)場(chǎng)各控制系統(tǒng)之間在設(shè)計(jì)上應(yīng)保持相對(duì)獨(dú)立，不能因其中一個(gè)出現(xiàn)故障而影響其它控制系統(tǒng)的運(yùn)行。

容錯(cuò)性原則：SCADA系統(tǒng)的軟硬件各個(gè)部分或全部的故障不能影響各現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)的控制和運(yùn)行。系統(tǒng)對(duì)各種控制操作應(yīng)有基本的診斷和防錯(cuò)功能，以阻止錯(cuò)誤操作、誤操作或結(jié)果相互沖突的操作。為防止不同操作員對(duì)統(tǒng)一監(jiān)控點(diǎn)下達(dá)不同的控制指令，造成系統(tǒng)異常動(dòng)作，應(yīng)有控制優(yōu)先權(quán)處理程序來(lái)處理此類(lèi)指令。

安全管理原則：系統(tǒng)應(yīng)有嚴(yán)格的安全和權(quán)限級(jí)別限制，不得隨意越權(quán)操作。

自動(dòng)處理原則：一般在門(mén)站或調(diào)壓站等站內(nèi)的事故和故障，在沒(méi)有及時(shí)得到中控室的響應(yīng)時(shí)，應(yīng)有現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)的控制設(shè)備自動(dòng)作應(yīng)急處理操作，同時(shí)向控制中心報(bào)警和報(bào)告處理結(jié)果。故障或事故范圍較大，超出現(xiàn)場(chǎng)站的控制范圍時(shí)，由中控室協(xié)調(diào)處理，并做出相應(yīng)的控制操作。

五、結(jié)論

本系統(tǒng)保護(hù)了整個(gè)燃?xì)庹咎幵谳^高的運(yùn)行安全水平上，實(shí)現(xiàn)在中控室或在其它任何聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，可以在線實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的掌握各燃?xì)庹镜倪\(yùn)行現(xiàn)狀（包括燃?xì)饬髁俊?chǔ)罐液位等監(jiān)控參數(shù)），完成緊急情況下的報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)庹具M(jìn)行整體集中的管理，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息管理技術(shù)的應(yīng)用提高了生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)效率和管理水平，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化物料平衡，減少庫(kù)存和中間儲(chǔ)存，也實(shí)現(xiàn)了企業(yè)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面系統(tǒng)化的信息系統(tǒng)，為高層領(lǐng)導(dǎo)決策提供支持，提高了企業(yè)的綜合自動(dòng)化水平。